高重复频率飞秒光纤激光技术进展

简要回顾了飞秒光纤激光技术的发展,并报道了高重复频率光纤激光器的最新进展.通过模拟计算,证明高重复频率下锁模脉冲有随光纤缩短而变窄的趋势.选用合理的光学元件、光纤长度和色散匹配,研制出重复频率为330 MHz的掺铒光纤激光器,490 MHz的色散控制掺镱光纤激光器和600 MHz重复频率的全正色散掺镱光纤激光器.此类光...     

全光纤色散腔掺铒光纤激光器

报道用９７１ｎｍ半导体激光器泵浦的掺铒光纤激光器的一些实验研究结果。演示了由光纤环反射器和光纤光栅构成的全光纤色散掺铒光纤激光器，在１．５５μｍ波段获得了线宽小于０．０５ｎｍ的激光输出。     

基于激光拍频实现啁啾光纤光栅色散的测量

以啁啾光纤光栅为例,研究了激光拍频的产生机制,并建立对啁啾光纤光栅色散的测量模型.详细阐述了系统结构和测量原理,并对测量结果和理论值进行了分析与比较,结果一致性较好.在频谱分析仪分辨率为2.5kHz的情况下,色散测量准确度可以达到0.1ps,啁啾光纤光栅色散的实际测量也证实了该系统的可行性,系统相对简单,测量准确度高,可为色散测量提供参考.     

纳米光纤的色散特性及其超连续谱产生

通过数值计算,分析了纳米光纤的色散特性,并比较了纳米光纤中不同直径和不同材料的色散特性.结果表明：二氧化硅纳米光纤有两个零色散波长,随光纤直径的增大,其色散曲线趋于平坦,零色散波长也随之发生改变;硅光纤只有一个零色散波长,且随着直径的增大,零色散波长向长波方向移动.采用广义非线性薛定谔方程来描述超短激光脉冲在纳米光纤中的传输演化过程,利用分步傅里叶方法求解方程.比较了超短脉冲在光纤不同色散区传输时,色散对超连续谱产生的影响以及脉冲波形的演化.在正常色散区,超连续谱谱宽很窄,而在零色散区和反常色散区则可产生 关键词： 色散 超连续谱产生 非线性光学 纳米光纤     

皮秒光脉冲在光纤中的传播特性测量

文章讨论了皮秒激光脉冲在单模光纤传输中光纤介质的色散及非线性折射率等效应对皮秒光信号的影响，利用时间相关单光子计数系统，观测了皮秒激光脉冲在单模光纤中的展宽及皮秒自聚焦现象，并对光纤中皮秒光脉冲的畸变进行了检测与研究。     

不同零色散点光子晶体光纤的超连续谱产生

本文实验研究了飞秒脉冲在不同零色散点光子晶体光纤中传输时产生超连续谱的现象。首先,我们通过非线性薛定谔方程理论计算了激光脉冲分别在正、负色散光子晶体光纤中传输时产生的超连续谱;计算结果表明在正色散光子晶体光纤产生的超连续谱远远大于在负色散中产生的超连续谱。其次,在实验上采用零色散点分别为800 nm、1 060 nm和2 000 nm的光子晶体光纤,将脉宽为130 fs,中心波长800 nm,脉冲重复频率为80 MHz的脉冲输入这些光纤中产生超连续谱并研究其特性,实验结果表明光子晶体光纤的零色散点越小,在其中产生的超连续谱越宽越平坦。同时产生的超连续谱也与激光脉冲的能量和中心波长相关。     

光纤波导色散的比例性质研究

基于麦克斯韦方程组的比例性质,讨论了光纤波导色散的比例性质,并对普通光纤、Bragg光纤和光子晶体光纤的波导色散进行了理论研究。以Bragg光纤为例,提出了一种根据波导色散的比例性质灵活设计光纤色散特性的方法。     

双折射光子晶体光纤中基于孤子分裂的超连续光谱产生

利用亚纳焦量级、脉冲宽度为100 fs的激光脉冲在双折射光子晶体光纤中获得了450—1050 nm 的超连续光谱,且超连续光谱具有明显的分立峰状结构.分析了光谱中分立峰状结构产生的物理机制,抽运光波长处于接近零色散波长的反常色散区,形成高阶光孤子,由于高阶非线性和高阶色散的影响,高阶孤子分裂成多个基孤子,使初始光谱上演化出红移的光孤子成分和蓝移的色散波成分.理论模拟了飞秒激光脉冲在光纤中的色散特性和传输特性,较好地解释了实验结果. 关键词： 光子晶体光纤 超连续光谱产生 孤子分裂 脉冲俘获     

激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输

 对紫外激光脉冲在阶跃型多模光纤中的传输特性,包括材料色散、 模式色散、非线性效应、耦合方式、光纤功率支撑能力等方面进行了理论分析和实验研究。结果表明,该光纤对ps量级脉冲的功率支撑能力有限,而对于ns量级的紫外脉冲,是一种较好的传输介质。     

光学孤子在色散缓变光纤中的传输特性研究

从理论上分析了超短光脉冲在色散缓变光纤中无畸变传输所要求的色散变化关系，设计了单模缓变光纤结构参数。数值模拟验证了理论分析结果，指出改变光纤色散参数完全可以克服光纤损耗对光孤子波形的畸变影响。     

Influences of cavity dispersion distribution on the output pulse properties of an all-normal-dispersion fiber laser

In this paper, the influences of the dispersion distribution in the cavity on the output pulse properties of the all-normaldispersion(ANDi) fiber laser are investigated. Our simulations show that, as the relative length of the dispersion fiber increases, the temporal width and the spectral bandwidth of the output pulse for an ANDi fiber laser with fixed total cavity dispersion or fiber length are decreased, while the pulse energy is enhanced and the compressed pulse width is increased.These simulation predictions have been proved by our experimental results. The reason may be that the nonlinear phase shift accumulated in the nonlinear fiber is more than that in the dispersion fiber if they have the same length.     

Fiber taper for dispersion management in a mode-locked ytterbium fiber laser

We exploit the large anomalous dispersion in the waist of a fiber taper to offset the intracavity normal chromatic dispersion of an Yb-doped fiber laser. The fiber taper provides sufficient anomalous dispersion to ensure soliton operation of the mode-locked laser. With the taper removed from the cavity, the laser operates in a net normal dispersion regime.     

Analysis of chromatic dispersion effect on coherent optical CPFSK system and performance improvement with the use of combinations of various optical fibers

The performance of a coherent optical continuous-phase frequency shift keying (CPFSK) system is evaluated theoretically including the combined effect of fiber chromatic dispersion, non-zero laser line width and receiver noises. The system limitations imposed by chromatic dispersion and laser phase noise are depicted. The system performance can be improved by shifting the zero-dispersion wavelength to the operating wavelength of the system and this shifting can be achieved efficiently by using a suitable combination of different types of optical fibers. Dispersion shifting characteristics are demonstrated using four kinds of fibers, namely: standard single-mode fiber (SMF), dispersion shifted fiber (DSF), dispersion compensated fiber (DCF) and large core fiber (LCF). The effect of dispersion shifting on the system performance is evaluated in terms of transmission distance and bit rate.     

利用光纤激光器光谱边带效应测量光纤色散

基于被动锁模光纤激光器中色散波与孤子波的相瓦干涉产生的光谱边带效应,提出了一种测量单模光纤色散系数的方法.测量了各级边带中心波长的偏移量,利用边带偏移量与腔内总色散之间的关系,得到腔内总色散值.不同长度的同种光纤构成的环形腔,其总色散值不同,它与光纤长度的变化斜率即是待测光纤的色散系数.搭建了被动锁模掺铒光纤激光器平台,在1560 mm波段测量了G.652常规单模光纤的色散系数,实验值为16 ps/(mm·km),与典型值17 ps/(nm·km)符合得很好.     

采用光纤消光法检测脉冲激光测距仪消光比的研究

阐述了光纤消光法检测脉冲激光测距仪消光比的测试原理,采用光纤消光法分析了光纤对大功率脉冲激光的耦合与传输等关键技术问题,提出了0．22NA、400μm大功率传能光纤方案,并设计了耦合器和光学系统,分析了聚焦透镜的损耗、光纤端面的损耗、光纤耦合器与光纤的对准误差等影响耦合效率的因素,计算了光学系统弥散斑数据,接收光学系统和发射光学系统在1ω视场的弥散斑分别为9．03μm和10．6μm。设计分析结果对光纤消光法的工程应用具有一定的研究价值。     

基于色散调谐宽带扫频光纤激光器及其在光纤光栅解调中的应用

报道了一种基于色散调谐技术的宽带扫频掺铒光纤激光器。通过在主动锁模光纤激光器腔内引入较大色散,利用锯齿波电信号调制电光调制器的调制频率,可以实现激光器扫频输出。应用扫频激光器可将光纤光栅反射中心波长的变化转变为时域上信号间隔变化,适用于光纤光栅传感解调。搭建了扫频光纤激光器,利用掺铒光纤作为增益介质,研究了扫频范围的影响因素。通过优化实验参数,实验得到的扫频带宽达到43 nm,接近增益带宽,扫频速度为50 Hz。利用搭建的扫频激光器进行了光纤光栅传感解调,灵敏度约为0.68 ms/nm,验证了解调原理。     

大模场面积光子晶体光纤耗散孤子锁模激光器

研制了一种基于掺Yb3+的双包层大模场面积偏振光子晶体光纤的耗散孤子锁模激光器.利用数值模拟分析了光纤激光器中耗散孤子动力学过程,与全正色散锁模激光器相比,脉冲窄化机理更加丰富,半导体可饱和吸收镜(SESAM)的非线性吸收,啁啾脉冲的光谱滤波以及光纤的增益色散同时起作用,这些因素使耗散孤子锁模更加容易实现,并且稳定运行.其中,光谱滤波的耗散过程是稳定锁模机制的主导因素,滤波片能够在频域和时域同时窄化脉冲,并且去除脉冲啁啾,限制脉冲在腔内始终小于1ps.在实验上实现了无色散补偿腔中直接输出脉冲宽度777fs,最高平均功率达到1W,重复频率48·27MHz,对应单脉冲能量20nJ的飞秒激光.     

Passively Q-switched mode-locking Erbium-doped fiber laser with net-normal dispersion using nonlinear polarization rotation technique

We experimentally demonstrate a passively Q-switched mode-locking (QML) operation in an Erbium-doped fiber ring laser with net normal dispersion by using nonlinear polarization rotation technique. A 2 m long section of dispersion compensating fiber (DCF) with extra large positive dispersion was inserted into the cavity to ensure the fiber laser working in the region of net positive dispersion. By carefully adjusting the polarization controller, both uniform dissipative mode-locking pulses with fundamental repetition rate and QML pulse trains with tunable repetition rate from 71.58 to 98.83 kHz are achieved. It is found that the QML operation is caused by the interaction between the polarization state of the pulse and the intracavity polarizer.     

大色散稳定腔长的光纤锁模激光器的锁模特性研究

报道了一种新型的采用大色散腔结构的光纤锁模激光器,它可以有效地克服激光器腔长抖动对锁模的不良影响,同时,实验中发现,该结构对超模噪声也有很好的抑制作用。完成了大色散控制,电光调制器调制的,稳定的光纤锁模激光器实验,得到形状为sech^2的光脉冲输出,脉冲宽度为7.6ps,脉冲带宽积为0．335。     

Pulse shortening and quality improvement based on spectral filtering in a stretched-pulse mode-locked fiber laser with large third-order dispersion

We demonstrate a passively mode-locked ring fiber laser operating in the stretched-pulse regime. The ring cavity model is constructed with standard single-mode fiber and dispersion delay line for dispersion management. Here, all-solid Yb-doped photonic bandgap fiber is used as the dispersion delay line and provides laser gain simultaneously. As the all-solid Yb-doped photonic bandgap fiber has large third-order dispersion, it is necessary to study its impact on the stretched-pulse operation. The presence of the third-order dispersion reduces pulse quality because of the relatively small group velocity dispersion. To improve the pulse quality, a spectral filter is employed in the model. The simulation results show that spectral filtering could improve the pulse quality and shorten the pulse duration. Meanwhile, the optimum filter bandwidth is studied.